SMT印刷工艺涉及的辅料及硬件分析.docx

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SMT印刷工艺涉及的辅料及硬件分析

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印刷工艺涉及的辅料和硬件

（2.１PCB　,２.2　钢网,2.3锡膏　,2．4印刷机）ﻭ

印刷工艺的调制和管制

１、概述：

 锡膏印刷是把一定的锡膏量按要求印刷分布到PＣＢ（印制线路板）上的过程。

它为回焊阶段的焊接过程提供焊料，是整个SMT电子装联工序中的第一道工序,也是影响整个工序直通率的关键因素之一。

ﻭ２、印刷工艺涉及的辅料和硬件:

模板，锡膏印刷是个复杂的工艺系统，是多种技术的整合。

　印刷效果的好坏与以下的因素有关：

PCB基板、钢网、锡膏、丝印机（包括刮刀）

2.１PCB基板:

  对ＰCB的要求,应：

a尺寸准确,稳定,整个ＰCB板应平整,不能翘曲，否则会造成钢网和刮刀的磨损,出现其他印刷缺陷,如连锡；bMARＫ点的尺寸及平面度，亮度需要稳定，否则影响印刷识别;ｃ设计上完全配合钢网模板，如焊盘　小，钢网厚钢网开口小,造成不能脱模或脱模不良；c和模板能有良好的接触,这要求阻焊层避免高于焊盘，焊盘的保护层也要平坦；d适合稳固的在丝印机上定位;ｅ阻焊层和油印不影响焊盘;　PCＢ的布局，在设计许可的情况下,尽量把重要元件如BＧA,FINＥPIＴCH元件居中布局,这样不至于因钢网在印刷时受力微变形而影响印刷的精确性。

这对于有间隙印刷影响较大。

 　 　45°角方向可提高QFP的印刷质量，印刷方向上开口距离越大越好印,印刷效果越好。

４5°印刷的方向对两方向ＰAD相同,印刷均匀性好。

ﻭ2．2钢网ﻭ2.２.１外框及钢网张力　

ａ钢网边框:

材料可选用空心铝框或实心铝框,公司目前标准网框为边长为73６+0/-５mｍ的正方形（２9＊2９英寸）,网框的厚度为40±3mm。

小网框为边长为5８４＋０／－5mm的正方形（２3*23英寸）,网框厚度为30±3ｍm。

网框底部应平整，其不平整度不可超过１.5ｍm。

a因绷紧钢网张力较高，一般要求在３0N／mm2以上,它必须承受这样高的张力,以及印刷机的夹紧压力,否则，会造成钢网位置的偏移,或者因外框变形造成钢网不能绷紧,印刷时不能紧贴PCB的表面,造成锡膏渗漏到钢网下面。

B　张网用丝网及钢丝网：

丝网用材料为尼龙丝，其目数应不低于100目，其最小屈服张力应不低于4０Ｎ。

钢丝网用材料为不锈钢钢丝,其目数应不低于1００,其最小屈服张力应不低于45Ｎ。

张网用的胶布，胶及填充ＭARＫ点用的胶：

胶布使用铝胶布,所用的胶（张网用的胶及填充ＭＡRK点用的胶）应不与清洗钢网用的清洗溶剂（工业酒精,二甲苯等反应） ﻭcPCB居中要求:

ＰCB中心,钢片中心,钢网外框中心需重合,三者中心距最大值不超过3ｍｍ。

PCB，钢片，钢网外框的轴线在方向上应一致,任两条轴线角度偏差不超过2°。

ﻭ2.2.２　钢网材料和厚度 

钢网钢片材料选用不锈钢板,其厚度为０.1-０.３ｍm（4-12ｍil）。

钢网厚度取多少,原则是不造成少锡或过锡。

一般来说主要考虑IC情况，不同的IC脚距对应不同的钢网厚度范围;钢网太薄，会造成少锡虚焊等缺陷,太厚，会造成不能脱模或脱模不良或连锡,锡珠等缺陷;制成的钢网表面须平坦,光滑,厚度误差在可接受范围内。

钢网MＡRＫ点的要求:

 ﻭ为使钢网与印制板对位准确,钢网Ｂ面上需制作至少两个MAＲＫ点，钢网与印制板上的MＡRＫ点位置应一致。

如PＣB为拼板,钢网上需制作至少四个ＭＡRＫ点。

一对对应PCB辅助边上的MARK点,另一对对应ＰCＢ上的距离最远的一对（非辅助边上）MARK点。

对于激光制作的钢网，其MARK点采用表面烧结的方式制作。

 　 　对于采用蚀刻法制作的钢网，其MARK点采用半蚀刻的方式制作，蚀刻深度为钢片厚度的一半。

蚀刻后的MARＫ点采用黑色ＡB胶填充,边缘应清晰易辩，填充后的表面应光滑整齐,且与钢网表面齐平。

 MARK点的灰度应达到一定的标准　,否则会造成不能识别或识别误差。

2.２．3钢网开口a　开口比例为了增大＂工艺窗口＂,减少ＰCＢ，钢网制造误差可能带来的印刷偏移等缺陷,一般钢网开口会比PCＢ上的焊盘尺寸小。

对分立元件来说在四边会　内收5％--10%，在内侧会有＂V＂形开口,对ＩC来说,收缩的方式有内削或侧削,一般采用侧削法,ｂ　孔壁形状／粗糙度 　钢网开口，较常见的加工方式有光化学腐蚀,电铸,激光切割。

对光化学腐蚀一般来说是双面腐蚀,由于制程的原因，会在内壁中间的位置形成外凸形状,会给锡膏的脱离以及印刷毛刺的产生带来影响。

 　对激光切割,是目前采用较为普遍的形式。

它的好处是开口会自然形成上小下大的喇叭口形状,利于锡膏的脱离。

不足之处是内壁较为粗糙（切割毛刺）,可以通过在切割完毕后镀镍,在开孔侧壁沉积上7uｍ--12um的镍层,或者用化学抛光或者电解抛光的方法除去毛刺,达到改善脱模性能，消除印刷毛刺。

分步加工（半蚀刻）　有时一块ＰＣB上同时存在需锡量较多和需锡量较少的元件，在钢网厚度的　选择上不能兼顾的情况下，采用较厚的钢网，满足较多锡量的元件，而对于需锡量较少的位置采用半蚀刻的方式即在此位置用化学腐蚀的方法局部蚀薄钢网，达到局部减少钢网厚度的目的。

目前公司所制钢网还没有这种形式。

焊尺寸 应比钢网稍大。

它的尺寸决定了钢网开口尺寸和锡膏的印刷量。

同时尺寸要大到与锡膏接触表面张力大于锡膏对钢网内壁的粘合力,才能顺利脱模。

２.2．4印刷图案布局  ﻭ印刷图案尽量居中布局,在印刷受力的情况下,不至于因受力不对称而出现微偏移。

  4５°角方向可提高QFP的印刷质量，印刷方向上开口距离越大越好印，印刷效果越好。

4５°角则印刷的方向对两方向PAD相同，印刷均匀性好。

　ﻭ印刷工艺的调制和管制:

３.１所用辅料是锡膏和钢网模板：

锡膏的储存和使用必须遵循《锡膏储存和使用规范》，并且要严格做到印刷使用的锡膏必须回温4小时，以避免水汽的冷凝和保证一定的粘度。

对于钢网模板，必须保证清洁,开孔内没有残余锡膏,否则会造成少锡,拉尖，边缘不整等印刷缺失。

清洗时严格遵守钢网清洗规范,特别注意不要让酒精清洗液浸润张网用的胶布（胶）,多次浸润后,粘胶会松脱，造成钢网张力不够。

3．2另一个需要注意的是印刷环境:

一般温度范围：

20-２7℃，不同温度有不同的印刷结果。

ｐaｓte不可在29℃以上印，可能会短路,印刷机和外部环境要严格控制。

一般为：

25℃,65RH。

3.3　针对我司的全自动印刷机，主要控制的工艺参数有:

刮刀的长度，前后刮刀印刷速度,前后刮刀印刷压力，PＣB和钢网间的印刷间隙,ＰCB与钢网的分离速度,钢网的清洁频率，钢网的清洁方式等。

ﻭ整个印刷工艺可细分四个工序：

1,夹紧对位；2,填锡;3,刮平；4,释放,ﻭ下面介绍各工序过程及控制点。

3.3.１夹紧对位:

PＣB经过Loadeｒ　Rail进入印刷机内,首先由两边轨道夹持和底部支撑顶针机械定位,然后光学识别系统对ＰＣＢ和Ｓtenｃｉl进行识别校正，保证钢网的开口和ＰCB的焊盘准确对位。

3.３.1．1　ＰＣB板的夹紧状况：

ﻭ 　ＤＥK机与MPM的定位夹紧方式有区别。

ＤEK采用压板外加顶针的夹紧方式,而MPM采用内挤,真空吸附外加顶针或垫块的方式。

　应随时关注夹紧装置和PCＢ的夹紧状况,特别是薄板和大跨度的PCB。

否则:

１）ＰCB前后左右不平整，在上顶印刷过程中对钢网和刮刀造成损伤,或与钢网贴和不良,造成锡膏渗漏而连锡。

２）印刷机照相识别后,上顶印刷过程中ＰCＢ位置偏移导至印刷偏位。

　3）造成印刷厚度不均匀或偏厚。

３.3.1.2在此过程中的问题常常是偏位:

 影响锡膏印刷偏位因素比较多,通常出现偏位的原因有识别点质量差，识别点光度没有调整好、印刷机ACTUＡＴOR磨损而精度降低、控制卡或马达功能不正常（老化、温度高）。

１）　识别点质量不良处理方法  识别点质量不良包括PＣB识别点质量差和钢网识别点质量差,ＰCB识别点质量不好出现较多是因为识别点的镀锡层被部分氧化,氧化部分在被设备识别时会在光亮的识别点中间出现部分暗点,当图象处理系统分析识别点中心坐标时就会受到氧化点的影响而将识别点的中心找偏，而引起印刷偏位。

出现这种情况现场通常的处理方法是用布沾酒精将氧化层清除掉。

 钢网识别点质量差引起偏位是另外一种和识别点相关的偏位现象,出现这种问题的根本原因是我们的识别点涂色的质量不好,在钢网使用过程中被钢网自动清洁机构长期清洁而将涂上的胶水部分损坏,现场的处理方法一般是用色笔将识别点的半刻孔涂黑，然后用透明胶纸将其盖好，这样处理存在一个问题,用透明胶将涂黑识别点盖住，会在PCＢ和钢网之间产生一个间隙，引起膏过后,如果不用胶纸盖住，钢网清洁机构很快将会将涂黑的识别点损坏。

对这一问题的彻底解决方法是要求钢网供应商改进识别点的制作工艺。

３.3.2填锡和刮平:

刮刀带动锡膏刮过钢网的图案区,在这一过程中,必须让锡膏滚动和良好的填充,其影响因素与锡膏的粘度,剪切力,颗粒度大小及钢网开口设计有关，这是印刷工艺中品质控制的关键因素之一。

当　锡膏的粘度，颗粒度大小及钢网开口设计已优选定型,印刷效果就与刮刀硬度、刮刀压力、刮刀速度、印刷间隙、钢网质量、刮刀质量、清洁效果等有关而且这些影响印刷相互关联,综合影响印刷效果。

3.3.2．1刮刀硬度 刮刀硬度对印刷厚度，印刷后的形状的影响是比较大的,反映到我们公司就是钢刮刀和胶刮刀的区别。

在相同的印刷压力下，用钢刮刀锡膏厚度会偏高，锡膏厚度的均匀性会比较好。

用胶刮刀锡膏厚度会越低（挖掘现象），印刷的厚度也不均匀。

3.3.2.2刮刀压力 　压力的参数跟刮刀的长短和ＰCB的长度等有关,压力应适中.压力太低,造成刮不干净,印锡厚度超标准,同时钢网与PCＢ可能贴合状况不一致,印锡厚度会不均匀；太大,刮刀与钢网摩擦太大,降低它们的使用寿命.  　刮刀压力对印刷厚度的影响是和刮刀硬度有关的,对于硬度较大　的刮刀,刮刀的压力对印刷厚度的影响相对较小,而对与硬度较小的刮刀，由于压力越大刮刀能够挤入网孔程度越大，所以锡膏厚度也就会越低。

所以对于钢刮刀调整压力对调整锡膏厚度的贡献是有限的　。

一般　以刮刀刮过stencil而网上没有残留的ｐaste则压力合适。

强调压力的原因是：

如果压力过大,则锡膏会被挤到钢网的底下，容易形成锡球和桥接等。

ﻭ３．3.2.3刮刀速度 　 　刮刀在模板上刮锡膏的速度也是影响锡膏厚度的一个重要因素。

一般而言